人居环境指的是人类在地表聚集生存的空间,包括气候环境、生态环境城市建设环境等。城市化背景下,基础设施的建设一方面提高了人居环境的宜居程度,一方面又带来了城市热岛效应、绿地可视性减少等问题,在很大程度上降低了城市的宜居程度。如何在城市发展中兼顾生态环境与居民生活质量是城市规划面临的巨大挑战。建设人居环境宜居城市是联合国可持续发展目标中尤为关键的一项。目前的人居环境研究基本在二维空间中开展,鲜有涉及三维空间。随着人口增长和经济发展,城市化进程不断加剧,城市形态在水平方向上不断扩张的同时,在垂直方向上也有了巨大改变,直接和间接影响到人居环境。为此,论文以上海市外环以内为研究区域,研究三维空间下的城市人居环境,重点探讨三维空间形态的热环境效应以及三维空间下的城市人居环境评价。论文研究的主要内容及取得的成果包括:(1)三维空间形态的热环境效应。论文引入三维高度信息建立了二、三维景观格局指数体系并进行了计算。然后以上海市外环以内为研究区域,以二、三维景观格局指数为特征,以地表温度为因变量,利用eXtreme Gradient Boosting(XGBoost)模型,探索了精细尺度的三维景观格局与地表温度的关系。进一步使用SHapley Additive exPlanations(SHAP)模型解译法,解译了三维景观指数对于地温的影响。结果表明,城市三维景观指数可以解释75.7%的地温变化,相较于传统二维指数提升了12.1%,证实了城市三维形态对于城市热环境的影响。基于不同城市功能区的分析揭示了三维景观格局在不同城市功能区上对地温的影响。城市人造景观的大量存在使得建成区的热环境受到了地表粗糙度的巨大影响,其中,建筑物高度极大影响了工业区的热环境,而居民区及公共管理与服务用地的热环境则对植被体积有着更强的响应。就建筑物与植被两大城市主要的立体景观要素来说,高于30m与低于10m的建筑物高度设计能够缓解城市热岛效应,而10m至30m间的中高层建筑物则显示出了明显的增温效果;三维空间下,表面积、体积更大的植被依旧显示出较强的降温作用,能有效抑制城市热岛效应。(2)三维空间下的绿地可视性评价。论文提出了一种基于楼层的绿地景观可视性指标——楼层可视绿指数,并设计了相应的绿地观测情景模拟与指数计算方法。该方法通过设置虚拟观测阳台与系列观测点的方式,基于视域分析估算了系列楼层可视绿指标,评估了建筑物各个楼层的绿视受阻程度。论文以陆家嘴为研究区,采用机载激光点云数据以及高分辨率航拍影像进行了该指数的实例探究。此外,通过模拟城市改造项目,定量、客观地估算了拟建建筑的居民视域绿度及其对周围建筑物的遮挡程度,证实了可视绿指数在项目规划阶段的实用价值。该指数定量化地表征了三维空间下城市居民对于植被的空间感知度,衡量了三维形态对于人居环境的影响,同时可用于城市规划、决策制定以及楼盘经销等项目中。(3)三维空间下的人居环境综合评价。论文提出了三维空间下的人居环境综合评价指标体系,该体系依据不同的空间维度与敏感度考虑了居民小区尺度与居民楼楼层尺度的各个人居环境影响因素。论文以上海市外环以内区域为研究区,基于多源数据,使用遥感与GIS方法提取了各评价指标,首先进行了居民小区尺度的综合评价。进一步以陆家嘴街道为例,提出了居民楼楼层尺度各指标的计算方法,进行了该尺度的综合评价并进行了三维显示。结果表明:高宜居度小区集聚于内外环间西南至西北的条带区;低宜居度集聚区主要为内环以内的旧式住宅区以及外环沿线的自然村落住宅;陆家嘴街道总体上呈现出了顶层舒适度优于低层、沿江居民楼舒适度高于其他区域、小区外围舒适度劣于内围的特征。该人居环境评价体系具有多维、多尺度的特点,可以为城市公共设施、医疗卫生、基础教育建设以及小区舒适性改造提供依据。